大孔道高效深部调剖剂的制备及性能研究

发布时间：2020-11-03 01:24

　　 随着油田进入高含水或特高含水开发时期,油田水驱问题越来越严重,对调剖等控水稳油技术要求也越来越高。常规调驱技术的调剖半径有限,只能致使近井地带的液流转向,调整范围较小,后续注入水绕过封堵区仍窜回到高渗透、大孔道,致使有效封堵期较短。大量的室内及现场试验证明,深部调剖可以从根本上控制注入水的无效及低效循环,改善水驱开发效果,节约油田的开发成本。本文以粉煤灰和矿渣为主剂,通过添加激发剂、悬浮剂和缓凝剂,制备一种无机胶凝类深部调剖剂。通过对主剂、激发剂、悬浮剂和缓凝剂的优选发现,主剂加量25%时,氢氧化钠做激发剂加量为0.3%,钠基膨润土做悬浮剂加量为4%,木质素磺酸钙做缓凝剂加量为0.2%时,体系的固结时间大于48 h,固结强度大于1 MPa,满足现场施工要求。通过性能评价发现该调剖体系具有良好的流动性、稳定性、耐盐耐温性和老化稳定性,并该体系固化后的体积不会明显收缩,避免封堵大孔道时产生局部缺陷,保证了封堵时的可靠性。岩心实验发现该体系的封堵率达98%以上,突破压力达18 MPa以上,突破压力梯度达37.4 MPa/m以上,并且压力随注入量的增加呈现较小的波动,封堵性能和耐冲刷性能优异。现场实验发现,无机胶凝类深部调剖剂施工方便,注入性能优异。调剖后压力明显上升,吸水指数和日产液量明显降低,平均注水压力上升6.3 MPa,累计减少无效产液23100 m3,调剖控水效果显著。
【学位单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：TE357.6;TE39
【部分图文】：

15由图3-1可以看出，所选粉煤灰的粒径分布区间为0.4~121μm，粒径中值为19.98μm；粒径分布在3μm以下的占总量的10%；粒径分布在43μm以下的占总量的75%；粒径分布在70μm以下的占总量90%。通过粒径分析发现该粉煤灰粒径满足大孔道调剖堵水的要求。3.1.1.3粉煤灰的形貌分析用扫描电镜对粉煤灰的形貌进行分析，实验结果见图3-2。图3-2粉煤灰的SEM图由图3-2可以看出，该粉煤灰颗粒主要为呈球状、表面光滑的玻璃体，球体粒径分布在几微米至十几微米之间，球体中往往含有少量针状或棒状的莫来石。除此之外，该粉煤灰中含有少量形状不规则、表面疏松的小颗粒。综合粉煤灰的化学成分、粒径和形貌分析发现，该粉煤灰的氧化钙含量较低，自身几乎不具备水硬性，水化速率极低；粒径中值为19.98μm；并且其形貌以球形颗粒为主，使得该粉煤灰配制的调剖浆液具有更好的流动性。粉煤灰的这些性质满足进入地层大孔道深部封堵的基本条件。3.1.2矿渣的理化性能3.1.2.1矿渣的化学成分分析用X射线荧光光谱仪对矿渣成分进行分析，其主要成份见表3-2。表3-2矿渣的化学成分分析成份/%CaOSiO2Al2O3MgOSO3TiO2MnOFe2O3烧失量矿渣35.9329.6018.018.061.720.840.411.554.15由表3-1可以看出，该矿渣中CaO的含量为35.93%，SiO2的含量为29.06%，Al2O3的含量为18.01%，Fe2O3的含量为8.06%，这四种成分的含量高达到91%以上。该矿渣

16质量系数K为2，碱性系数Mo为0.92，属于酸性矿渣，活度系数Mn为0.61，表明该矿渣具有较高的潜在活性。3.1.2.2矿渣的粒径分析用激光衍射粒度分析仪对矿渣的粒径进行分析，实验结果见图3-3。图3-3矿渣的粒径分析由图3-3可以看出，所选矿渣的粒径分布区间为0.4~110μm，粒径中值为16.38μm。粒径分布在2μm以下的占总量的10%；粒径分布在38μm以下的占总量的75%；粒径分布在65μm以下的占总量90%。通过粒径分析发现该矿渣的粒径与粉煤灰的粒径相差不大，具有较好的匹配性。3.1.2.3矿渣的形貌分析用扫描电镜对矿渣的形貌进行分析，实验结果见图3-4。图3-4矿渣的SEM图由图3-4可看出，该矿渣颗粒主要为结构致密，断面平滑的大颗粒块状玻璃体，还包括少部分形状不规则、表面疏松的小颗粒。0204060801001201400.00.51.01.52.02.53.03.5体积分数/%粒径/um

22表3-13MAC悬浮剂对调剖体系稳定性的影响MAC悬浮剂含量/%析水体积/mL析水率/%0.5h1h2h3h4h0.1202630374050.00.3172428323240.00.5121923242632.50.791519202025.00.971417171721.3从左到右依次为：未加悬浮剂、0.5%MAC悬浮剂、4%钠基膨润土、0.2%聚丙烯酰胺和0.8%羧甲基纤维素图3-5各种悬浮剂的悬浮效果由表3-10可以看出，与空白组相比，加入钠基膨润土可以明显改善体系的析水量，随着钠基膨润土含量的增加体系的析水量越来越小，并且体系4h之后的析水量趋于稳定。当钠基膨润土含量小于4%时体系的析水量较大，析水率大于10%，不符合施工要求。当钠基膨润土含量为4%时体系的析水量为4mL，析水率为5.0%小于10%，此时体系的粘度也较低。当钠基膨润土的含量大于4%时体系的析水量较小，体系析水率小于10%，但此时体系粘度较大，不利于施工。这是由于钠土中的蒙脱石吸水分散膨胀，致使体系粘度增大，从而减缓了无机颗粒的沉降速度；此外，由于存在电吸附层，使无机颗粒被吸附在蒙脱石表面，随着钠基膨润土不断的吸水膨胀形成网状结构，导致无机颗粒在溶液中不断扩散，形成电吸附网络桥联机理，使得无机调剖体系趋于稳定，悬浮性能优异。因此选取钠基膨润土的含量为4%。由表3-11和表3-12可以看出，聚丙烯酰胺和羧甲基纤维素的加入也可以改善体系的悬浮性。当聚丙烯酰胺和羧甲基纤维素含量过小时，体系的析水量较大，析水率大于10%。当聚丙烯酰胺和羧甲基纤维素含量过大时，体系析水量的较小，析水率小于10%，
【参考文献】

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本文编号：2867874